СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИЗГИБНОЙ ЖЕСТКОСТИ НОЖКИ ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА И КОНСТРУКЦИЯ НОЖКИ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2018 года по МПК A61F2/36 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в ортопедии и травматологии при лечении заболеваний и повреждений тазобедренных суставов.

Известна ножка эндопротеза тазобедренного сустава (Пат. Ru №2066153 С1, МПК A61F 2/32).

Недостаток данного изобретения заключается в том, что в случае перелома ножки эндопротеза удаление всей конструкции очень проблематично, так как при этом приходится прибегать к рассечению бедренной кости для извлечения из ее канала дистального отломка стержня ножки, что делает всю процедуру весьма травматичной.

В качестве прототипа взята конструкция ножки эндопротеза тазобедренного сустава по патенту UA №102453, С2, МПК A61F 2/32 (2006.01), содержащая стержневую часть со сквозным ступенчатым отверстием под металлический трос, растянутый в осевом направлении и зафиксированный от осевых перемещений с помощью цангового зажима с приводной гайкой. Поскольку трос находится под действием растягивающегося усилия, стержневая часть ножки нагружается сжимающими напряжениями, которые уменьшают изгибные деформации и повышают прочность ножки. В случае поломки ножки, находящейся в канале кости, фрагмент ножки извлекается из нее с помощью троса.

Недостатками прототипа можно считать следующее.

Во-первых, это сложность конструкции из-за большого числа входящих в ее состав элементов (трос, цанга, гайка и соответственно ножка), что повышает стоимость ее изготовления.

Во-вторых, витой тросовый элемент не является стабильно жестким в осевом направлении и довольно быстро утратит вследствие растяжения (удлинения) созданное в нем растягивающее усилие, вызывающее продольное сжимающее напряжение в стержневой части ножки.

В-третьих, конструкция цангового зажима конца троса предопределяет осевое перемещение цанги при создании зажимного усилия. Это перемещение противоположно направлению создаваемого в тросе растягивающего усилия, а поскольку цанга находится в прямом контакте с тросом, ее перемещение приведет к уменьшению этого усилия, а следовательно, к снижению влияния этого растяжения на сжатие стержня ножки и ее прочность (изгибающую жесткость).

В-четвертых, необходимо иметь специальное оборудование для создания растягивающего усилия в тросе, предусмотреть для этого участок троса, выступающий из цанги и гайки, для его захвата и натяжения, который затем необходимо удалить (отрезать), что приводит к неэффективному расходованию дорогостоящего троса.

Причиной, которая препятствует обеспечению прототипом необходимого позитивного результата, заключающегося в повышении надежности и долговечности эндопротеза, а следовательно, в улучшении качества жизни человека, является конструкция ножки существующих эндопротезов.

Признаками прототипа, которые совпадают с существенными отличиями заявляемого изобретения, являются наличие стержня с фланцами и шейки, а также сквозное продольное отверстие в стержне.

Задачи, решаемые с помощью предлагаемого изобретения, заключаются в упрощении конструкции ножки, в повышении срока ее эксплуатации, в практическом устранении негативных последствий ревизионных операций в случае перелома стержневой части ножки и замены ножки, уменьшении времени операции.

Для выполнения поставленных задач ножку эндопротеза, снабженную продольным сквозным отверстием, предварительно охлаждают, вызывая уменьшение длины, размещают в отверстии цилиндрическую стержневую вставку, которую предварительно нагревают, вызывая увеличение длины, развальцовывают концы вставки, обеспечивая ее беззазорную фиксацию в отверстии ножки, доводят температуру ножки и вставки до температуры окружающей среды, способствуя повышению в материале ножки растягивающих, а в материале вставки сжимающих осевых напряжений, и создают тем самым в материале ножки суммарное сжимающее напряжение, повышающее плотность структуры ее материала в осевом направлении и изгибную жесткость.

При сравнении аналогов и прототипа с предлагаемым техническим решением видно, что оно проявляет новые технические свойства, заключающиеся в более простом способе и конструкции механизма создания в ножке требуемых по величине напряжений сжатия, стабильностью сохранения изгибной жесткости, определяющей прочность и долговечность ножки.

На фиг. 1 изображена ножка эндопротеза тазобедренного сустава до охлаждения; на фиг. 2 - цилиндрическая вставка до нагрева; на фиг. 3 - ножка после охлаждения; на фиг. 4 - вставка после нагрева; на фиг. 5 - собранная ножка при температуре ее элементов, равной температуре окружающей среды; на фиг. 6 - схема образования изгибающего момента, вызывающего перелом ножки; на фиг. 7 - рентгеновский снимок перелома ножки эндопротеза.

Реализация способа осуществляется следующим образом.

На начальной стадии ножка 1 имеет длину l_H1 (фиг. 1), а вставка 2 - длину l_в1 (фиг. 2), меньшую на величину δ=l_H1-l_в1 где δ - величина тепловой линейной деформации ножки, выполненной, например, из титанового сплава. Затем ножку охлаждают, например, в жидком азоте, вызывая уменьшение ее длины на величину (-Δl_H1) (фиг. 3), а вставку, выполненную из упругого титана, нагревают, используя, например, установку ТВЧ (токи высокой частоты), вызывая увеличение ее длины на величину тепловой деформации (+Δl_в1). При этом обеспечивают соотношение длин ножки l_H2 и вставки l_в2 после их соответственно охлаждения и нагрева, при котором

l_в2-l_H2=(Δl_H+Δl_в).

Затем вставку размещают в отверстии 3 ножки, развальцовывают ее концы, обеспечивая полное заполнение образованных фасками шириной С конических углублений 4 по концам сквозного отверстия материалом вставки (фиг. 5), и доводят температуру материалов ножки и вставки до температуры начальной стадии, вызывая тем самым создание в ножке сжимающих усилий F_сж, вызванных как уменьшением длины вставки, так и удлинением ножки, чему способствуют развальцованные концы 5 вставки.

В имплантированном состоянии (фиг. 6), наличие в костной ткани мягких участков (спонгиозных костных образований), прилегающих к кортикальной кости, способствует созданию в процессе движения человека изгибающего момента М, вызывающего угловые смещения верхней части чашки эндопротеза относительно ножки, т.е. изгибную деформацию ножки, что может приводить ее поломке (фиг. 7). Наличие в ножке 1 вставки 2, являющейся, по - существу, упругим элементом (круглой стержневой пружиной), сохраняющей свою целостность, позволяет извлечь отделившийся фрагмент ножки без сложных хирургических процедур, негативно отражающихся на состоянии здоровья пациента.

Изобретение относится к медицине. Способ повышения изгибной жесткости ножки эндопротеза тазобедренного сустава с продольным сквозным отверстием, имеющим фаски на концах. Используют снабженную фасками цилиндрическую стержневую вставку. Ножку предварительно охлаждают, вызывая уменьшение длины, размещают в отверстии цилиндрическую стержневую вставку, которую предварительно нагревают, вызывая увеличение ее длины, развальцовывают концы вставки, обеспечивая ее фиксацию в отверстии ножки, доводят температуру ножки и вставки до первоначальной температуры, способствуя появлению в материале ножки растягивающих, а в материале вставки сжимающих осевых напряжений, и создают тем самым в материале ножки суммарное сжимающее напряжение, повышающее плотность структуры материала в осевом направлении и повышение изгибной жесткости. Установленная в сквозном отверстии предварительно растянутая цилиндрическая вставка зафиксирована от перемещения в осевом направлении с помощью утолщений по концам, беззазорно размещенных в конических полостях, образованных фасками сквозного отверстия ножки. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции, повышение срока эксплуатации, устранение негативных последствий ревизионных операций в случае перелома стержневой части ножки и замены ножки, уменьшение времени операции. 7 ил.

Способ повышения изгибной жесткости ножки эндопротеза тазобедренного сустава с продольным сквозным отверстием, имеющим фаски на концах, отличающийся тем, что используют снабженную фасками цилиндрическую стержневую вставку, ножку предварительно охлаждают, вызывая уменьшение длины, размещают в отверстии цилиндрическую стержневую вставку, которую предварительно нагревают, вызывая увеличение ее длины, развальцовывают концы вставки, обеспечивая ее фиксацию в отверстии ножки, доводят температуру ножки и вставки до первоначальной температуры, способствуя появлению в материале ножки растягивающих, а в материале вставки сжимающих осевых напряжений, и создают тем самым в материале ножки суммарное сжимающее напряжение, повышающее плотность структуры материала в осевом направлении и повышение изгибной жесткости, при этом установленная в сквозном отверстии предварительно растянутая цилиндрическая вставка зафиксирована от перемещения в осевом направлении с помощью утолщений по концам, беззазорно размещенных в конических полостях, образованных фасками сквозного отверстия ножки.